[发明专利]一种铽离子掺杂钆硼硅酸盐的闪烁玻璃及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铽离子掺杂钆硼硅酸盐的闪烁玻璃，包括钆硼硅酸盐的玻璃基质和Tb³⁺离子的发光中心；其中，所述钆硼硅酸盐的组成包括：SiO₂、B₂O₃、BaO、Al₂O₃、Gd₂O₃和Sb₂O₃；且所述Sb₂O₃为掺杂有Ce³⁺离子的Sb₂O₃。本发明提出的一种铽离子掺杂钆硼硅酸盐的闪烁玻璃及其制备方法，所述闪烁玻璃具有闪烁发光强、制备简单、成本低等特点。

技术领域

本发明涉及闪烁玻璃的技术领域，尤其涉及一种铽离子掺杂钆硼硅酸盐的闪烁玻璃及其制备方法。

背景技术

闪烁材料是一种吸收α、β、γ射线或X射线等高能粒子，将吸收的部分能量转化为紫外或可见光的光功能材料。在高能物理实验、核医学成像、反恐安检、石油勘探等领域发挥着极其重要的作用，尤其是在建造高能物理量能器和核医学成像设备方面有着广泛应用和巨大需求。

目前，作为无机闪烁材料的闪烁玻璃，其研究与开发颇为引人注目。由于玻璃的制备成本比晶体低得多，对建造体积达上百立方米之巨的新一代电磁量能器，玻璃的成本优势是一个不可忽视的重要因素。加之闪烁玻璃制备容易、成分可调、组织均匀性好、各向同性、可以浇铸成各种形状、加工方便、成本低廉，易于实现大批量、大尺寸工业化生产，因此已成为世界各国致力研发的热点材料。

闪烁玻璃一般以硅酸盐玻璃、锗酸盐玻璃、碲酸盐玻璃和磷酸盐玻璃等为基质，闪烁玻璃中可掺杂的激活剂有铽(Tb)、铈(Ce)、铕(Eu)和镨(Pr)等离子。其中，Tb³⁺离子由于可以在不同的玻璃基质中均表现出较强的绿光发射，已被用于开发高效的闪烁玻璃材料。Ce³⁺离子在蓝光区域有很好的发光，且兼具有衰减快、荧光效率高、与光敏器件耦合好，并能敏化Tb³⁺离子发光提高光产额等优点，从而成为Tb³⁺共掺闪烁玻璃的主选元素。

目前研究发现，虽然Ce³⁺离子可以敏化Tb³⁺离子高效发光，但是在实际Ce³⁺/Tb³⁺的共掺玻璃中，Ce对Tb的发光效果非常容易受到Ce³⁺/Ce⁴⁺的价态影响，最终呈现的发光效果并不理想。例如，Ce³⁺离子在玻璃形成中容易被氧化成Ce⁴⁺，在敏化Tb³⁺发光时，Ce⁴⁺将在激发状态下分别与Tb³⁺和Ce³⁺存在竞争吸收，由此造成Tb³⁺离子的发光强度减弱。对于Ce³⁺离子的上述问题，目前通过采用还原气氛熔制法来降低高浓度Ce³⁺掺杂引起的自吸收问题，但是此方法耗费较大，且效果并不明显。

发明内容

基于背景技术中存在的问题，本发明提出了一种铽离子掺杂钆硼硅酸盐的闪烁玻璃及其制备方法，所述闪烁玻璃具有闪烁发光强、制备简单、成本低等特点。

本发明提出的一种铽离子掺杂钆硼硅酸盐的闪烁玻璃，包括钆硼硅酸盐的玻璃基质和Tb³⁺离子的发光中心；

其中，所述钆硼硅酸盐的组成包括：SiO₂、B₂O₃、BaO、Al₂O₃、Gd₂O₃和Sb₂O₃；且所述Sb₂O₃为掺杂有Ce³⁺离子的Sb₂O₃。